ENSAYO A LA LLAMA

Fundamento teórico

El análisis espectroscópico indica que cuando se descompone la luz que emite un sólido

incandescente, mediante un prisma, se obtiene un espectro continuo en la que están

representados todos los colores de la luz visible en forma de bandas, es decir, el violeta

sumergido en él, este a su vez en el verde y así sucesivamente, mientras que la luz que emite

loa gases o vapores incandescente al ser sometidos a un prisma este emite un espectro

discontinuo, constituido por líneas aisladas que son características para el elemento, hecho

que permite identificarlo.

La explicación de estas líneas características se puede explicar acudiendo a uno de los

principios de Niels Bohr. Al excitar a un átomo mediante energía calorífica, sus electrones de

nivel interior ascienden a un nivel, inmediato superior.

Como el estado excitado es fugaz, los electrones desplazados vuelven nuevamente a sus

niveles originales, a la vez emiten la misma cantidad de energía absorbida en forma de onda

luminosa. Los espectros de muchos átomos en el análisis cuantitativo corriente se descubren

con el espectroscopio ordinario y con la llama del mechero Bunsen. Los espectros obtenidos

son muy simples y fáciles de distinguir; de ahí el gran interés que ofrece el estudio de las líneas

espectrales.

OBJETIVOS

Reconocer en la muestra problemas la presencia de algunos metales alcalinos o alcalinotérreos

por medio de sus coloraciones características a la llama.

MATERIALES

Muestra de problemas (sales cloruro)

Un tubo de ensayo con tapón de jebe conteniendo HCI concentrado

Una gradilla con tubo de ensayo

Un mechero Bunsen

Varilla de vidrio con alambre de Nicron

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALES

1. Quitamos la impureza del alambre de nicron sumergiendo el alambre en el tubo de

ensayo que contiene en HCl concentrada y llevamos a la zona de mayor temperatura

de la llama del mechero Bunsen y si la llama colorea es que existen impurezas.

Repetimos la operación hasta que no se produzca coloración alguna.

2. Una vez limpia el alambre de nicron sumergimos en el tubo de ensayo en el cual se

encuentra la muestra problema a que vamos a analizar. Luego acercamos la varilla al

mechero Bunsen y calentándolo hasta que aparezca la coloración. Anotamos sus

resultados.

Cloruro de cobre CuCl2 color: azul-verde intenso

Cloruro de sodio NaCl color: amarillo intenso

Cloruro de litio LiCl color: amarillo

Cloruro de estroncio SrCl color: rojo intenso

Cloruro de bario BaCl2 color : verde claro

Cloruro de potasio KCl color:violeta

Cloruro de calcio CaCl2 color: rojo- anaranjado

3. Repetimos los pasos anteriores para cada una de las soluciones problemas que

encontramos en nuestra mesa de trabajo.

CUESTIONARIO:

1. ¿Cómo explicas la coloración de las llamas en presencia de las sales utilizadas?

Origen de los colores:

El color es un fenómeno físico de la luz o de la visión, asociado con las diferentes longitudes de

onda en la zona visible del espectro electromagnético. La percepción del color es un proceso

neurofisiológico muy complejo.

La luz visible está formada por vibraciones electromagnéticas cuyas longitudes de onda van de

unos 350 a unos 750 nanómetros (milmillonésimas de metro). La luz con longitud de onda de

750 nanómetros se percibe como roja, y la luz con la longitud de onda de 350 nanómetros se

percibe como violeta. Las luces de longitudes de onda intermedias se perciben como azul,

verde, amarilla o anaranjada.

Todos los objetos tienen la propiedad de absorber y reflejar o emitir ciertas radiaciones

electromagnéticas. La mayoría de los colores que experimentamos normalmente son mezclas

de longitudes de onda y reflejan o emiten las demás; estas longitudes de onda reflejadas o

emitidas son las que producen sensación de color.

Los distintos colores de luz tienen en común el ser radiaciones electromagnéticas que se

desplazan con la misma velocidad, aproximadamente, 300.000 kilómetros por segundo

(velocidad de la luz). Se diferencian en su frecuencia y longitud de onda:

Frecuencia = Velocidad de la Luz/Longitud de onda, o lo que es lo mismo

v = c / ʎ

Dos rayos de luz con la misma longitud de onda (ʎ) tienen la misma frecuencia y el mismo

color.

Origen de los colores en la llama del mechero

Los átomos y los iones están constituidos en su interior, por una parte central muy densa,

cargada positivamente, denominada núcleo y por partículas negativas llamadas electrones, los

cuales rodean al núcleo a distancias relativamente grandes. De acuerdo a la teoría cuántica,

estos electrones ocupan un cierto número de niveles de energía discreta. Resulta evidente, por

lo tanto, creer que la transición de un electrón de un nivel a otro debe venir acompañada por

la emisión o absorción de una cantidad de energía discreta, cuya magnitud dependerá de la

energía de cada uno de los niveles entre los cuales ocurre la transición y, consecuentemente,

de la carga nuclear y del número de electrones involucrados. Si en un átomo poli electrónico,

un electrón salta de un nivel de energía E1 a un nivel de energía E2, la energía de la transición

electrónica, ∆E, es igual a E2 – E1. Si E2 representa un nivel de energía inferior a E1, entonces,

la transición viene acompañada por la emisión de una cantidad ∆E de energía (en forma de

luz), la cual está relacionada con la longitud de onda de luz emitida por la ecuación:

∆E = (hc)/ ʎ

donde :

h = Constante de Planck

c = Velocidad de la Luz

ʎ = Longitud de Onda de la Luz Emitida

→∆E = hv

En otras palabras, la energía de una transición electrónica es inversamente proporcional a la

longitud de onda de la luz emitida o absorbida y directamente proporcional a la frecuencia de

radiación. Un espectro atómico está compuesto por una o más longitudes de onda. Debido a

que los elementos tienen diferente carga nuclear, diferente tamaño y diferente número de

electrones, es razonable concluir que cada elemento está caracterizado por un espectro

atómico, el cual es diferente al de cualquier otro elemento.

El espectro a la llama de los compuestos de los metales alcalinos es un espectro atómico de

emisión y se representan como líneas espectrales discretas.

ENSAYOS A LA LLAMA

Los vapores de ciertos elementos imparten un color característico a la llama. Esta propiedad es

usada en la identificación de varios elementos metálicos como sodio, calcio, etc.. La coloración

en la llama es causada por un cambio en los niveles de energía de algunos electrones de los

átomos de los elementos. Para un elemento particular la coloración de la llama es siempre la

misma, independientemente de si el elemento se encuentra en estado libre o combinado con

otros.

2. ¿Qué es un cuanto?

Es el comportamiento fundamental de la materia a escala molecular. Una aplicación de la

química cuántica es el estudio del comportamiento de átomos y moléculas, en cuanto a sus

propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas y mecánicas, y también su reactividad química, sus

propiedades, pero también se estudian materiales, tanto sólidos extendidos como superficies.

-Tabla del cuanto

Números cuánticos

Significado físico Valores permitidos

principal (n)

Energía total del electrón (nivel energético en que se encuentra el electrón)

Distancia del electrón al núcleo.

1, 2, 3....

secundario o azimutal (l)

Subnivel energético en donde está el electrón, dentro del nivel determinado por n.

Forma del orbital:

l = 0: orbital s (esférico)

l = 1: orbital p (bilobulado) (un orbital p en la dirección de cada eje coordenado: px, py,

pz)

l = 2: orbital d

0, 1, 2, ..., n-1

magnético (m) Orientación del orbital cuando se aplica un campo magnético

externo. -l, ..., 0, ..., + l

espín (s) Sentido de giro del electrón en torno a su propio eje. ± 1/2

Así, cada conjunto de cuatro números cuánticos caracteriza a un electrón:

• “n“determina el nivel energético

• “l” determina el subnivel energético

• “m” determina el orbital concreto dentro de ese subnivel

• “s“determina el electrón concreto dentro de los que pueden alojarse en cada orbital

(puede haber dos electrones en cada orbital).

Esto se refleja en el Principio de exclusión de Pauli (1925): en un átomo no puede haber dos electrones que tengan los cuatro números cuánticos iguales, al menos se tendrán que diferenciar en uno de

3. Completa el cuadro:

SAL UTILIZADA

ELEMENTO

COLOR DE LA LLAMA

Cloruro de cobre CuCl2

cobre

Azul-verde intenso

Cloruro de sodio NaCl

sodio

Amarillo intenso

Cloruro de litio LiCl

litio

rojo

Cloruro de estroncio SrCl2

estroncio

Rojo intenso

Cloruro de bario BaCl2

bario

Verde claro

Cloruro de potasio KCl

potasio

Violeta

Cloruro de calcio CaCl2

calcio

Rojo-anaranjado